高速直喷柴油机燃烧室形状与喷孔结构匹配规律的三维仿真研究

对某高速直喷柴油机的燃烧过程进行了多维仿真计算,研究了燃烧室形状和喷孔结构参数之间的匹配规律.通过变参数研究确定了燃烧室形状和喷孔结构参数之间的匹配规律.为了定量描述燃烧过程中燃油雾化、液体蒸发、油气混合的特性,建立了缸内平均湍流混合速率、燃油蒸气质量分数方差的中间特征参数,同时详细分析了不同当量比油气混合气在燃烧过程中的贡献率.从燃烧的宏观和微观角度综合分析了柴油机燃烧室形状与喷孔结构间的耦合作用机制.结果表明,对于所研究的机型,0.64口径比燃烧室匹配10孔喷油器的方案最优:预混过程好,燃烧速度快,后期扩散燃烧阶段过稀和过浓混合气参与燃烧的比例较小且预混与扩散燃烧放热情况差别小,放热情况更均匀.     

直喷柴油机喷油系统对燃烧和排放影响的三维模拟研究

直喷柴油机的喷油过程影响燃烧过程、影响发动机性能和污染物排放。为了研究喷油特性(如不同的喷油压力、喷油定时和喷孔直径等)对燃烧性能的影响,利用三维数值模拟软件K IVA-3代码,对喷油过程、燃烧过程和发动机性能进行了数值模拟。计算结果显示了不同喷油特性下的NO和碳烟排放的变化趋势。     

湍流燃烧模型对直喷式柴油机火焰结构和排放物预测的影响研究

研究了不同湍流燃烧模型（EBU、CTC和PaSR模型）对直喷式柴油机燃烧过程中火焰结构和排放物生成的影响。分析了缸内平均量（放热率、缸内平均温度、NO和soot）变化情况和OH、NO及soot分布，并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明：不同燃烧模型虽然能得到相近的缸内平均量结果，但预测得到的缸内OH、NO、soot分布和温度分布情况存在一定差异；其中以EBU模型的预测结果与试验偏离最大；PaSR模型能较准确预测缸内变量微观分布情况和火焰脱离喷孔的距离，其预测得到的火焰结构与Dec1997年提出的概念模型一致。     

高炉熔渣颗粒流态化气固换热实验研究

针对液态高炉熔渣干法粒化后熔渣属于大颗粒物料,在流化床中的流动与传热规律有其独特的特点,本文搭建了气固流化床的实验台,对粒化后的高炉熔渣在流化床内的流动特性和换热特性进行实现研究。实验表明,在流化床埋管附近区域,随着风速增大,颗粒浓度减小。流化风速在1.06～1.33m/s时,床层压降维持在10kPa左右。当换热温差恒定时,床层与埋管间的换热系数基本保持恒定,受风速的影响很小,并且风速越小越有利于维持床温。实验结果可供开展高炉渣干法粒化及其余热利用参考。     

启喷阶段高压柴油射流雾化机理的大涡模拟

采用气液两相流大涡模拟(LES)方法,结合VOF模型对高压柴油射流在启喷阶段的雾化过程进行数值求解.LES与实验结果(喷雾结构和贯穿距离)具有较好的一致性.然后结合LES模拟的流场信息(速度场、压力场和亚网格黏度场)对雾化过程进行分析.同时通过对比LES结果、实验结果和线性不稳定理论结果对启喷阶段的雾化机理进行了探讨,并提出了新的喷束结构(比Hiroshi Hattori提出的喷束结构更准确地描述了喷束迎风面结构).最后,研究了环境背压对喷雾结构的影响.研究表明,对于无空泡射流,启喷阶段射流头部迎风面存在的RT不稳定机制分裂的液滴是液滴的主要来源.     

电控发动机自动优化标定系统的研究

随着汽车排放法规的日益严格,同时对经济性的要求越来越高,对电控发动机的优化标定技术提出了更高的要求。自动优化标定已经成为当今汽车电控发动机优化标定的最新发展方向。说明了自动优化标定的基本原理和自动优化标定系统的结构,介绍了两种典型的自动优化标定系统。     

直喷式柴油机燃烧室廓形匹配油束夹角的数值模拟研究

应用CFD软件Fire对某大功率直喷式柴油机缸内工作过程进行了多维模拟,研究了扩口、缩口和直口三种不同燃烧室廓形时油束夹角对油束落点位置、燃油分布和燃烧性能的影响。引入油束锥台匹配比的概念建立油束夹角与燃烧室中央锥台角度之间的关系,从而达到减少匹配参数数量的目的。结果显示：对于各种类型的燃烧室廓形均存在最佳油束锥台匹配比使得发动机的动力性能最优,缩口和直口燃烧室的最佳油束锥台匹配比接近（约为1.06）,扩口燃烧室的最佳油束锥台匹配比要略大于缩口和直口燃烧室（约为1.138）。     

Three-Dimensional Models Variations in a Lean for Analyzing the Cyclic Burn CNG Engine

Three-dimensional models, consisting of the flame kernel formation model, flame kernel development model and natural gas single step reaction model, are used to analyze the contribution of cyclic equivalence ratio variations to cyclic variations in the compressed natural gas （CNG） lean burn spark ignition engine. Computational results including the contributions of equivalence ratio cyclic variations to each combustion stage and effects of engine speed to the extent of combustion variations are discussed. It is concluded that the equivalence ratio variations affect mostly the main stage of combustion and hardly influence initial kernel development stage.     

基于响应面法的高强化柴油机燃烧系统多参数多目标优化匹配研究

通过引入一种新的优化方法———响应面法,对高强化柴油机燃烧系统进行多参数多目标优化匹配研究。基于有限数量的CFD三维仿真结果,构建了以燃烧室喉口半径、涡流比和喷孔数为输入参数及功率和最高燃烧压力为输出结果的响应面函数,并通过其进行各参数对性能影响的显著性检验和降维分析。基于所得响应面函数进行多参数全局寻优,得到3种具有不同特点的优化方案并与原方案进行缸内微观过程的对比分析。研究结果表明:对于所研究的机型,在喷油压力及喷孔流通面积恒定的情况下,燃烧室喉口半径与喷孔数的匹配和燃烧室喉口半径与涡流比的匹配分别是对功率和最高燃烧压力的主要影响因素;随着喷孔数的增加,功率对涡流比和燃烧室喉口半径的敏感程度逐渐减小,最高燃烧压力对燃烧室喉口半径的敏感程度逐渐增加;在所得的3种优化方案中,10孔和8孔方案可分别单独显著改善功率和最高燃烧压力指标,9孔方案可同时小幅度改善功率和最高燃烧压力指标。     

高强化柴油机涡流比与喷油压力匹配的多维燃烧模拟研究

采用CFD模拟软件FIRE对高强化柴油机缸内工作过程进行了模拟,分析了涡流比和喷油压力对缸内燃烧过程的影响。在此基础上对涡流比和喷油压力进行了综合优化匹配模拟,为小缸径柴油机燃烧系统的设计提供了理论依据。